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Einrichtung zur Messung oder Fermnessung mittels Widerstandsgeber
mit Mittelabgriff und Quotientenmeßinstrument Für die Messung und Fernmessung beliebiger
Meßgrößen (Druck, Durchflußmengen, Temperatur u. dgl.) haben sich Anordnungen als
sehr brauchbar erwiesen, bei denen ein Widerstand entsprechend der Meßgröße eingestellt
und mittels eines Quotienteninstrumentes das Widerstandsverhältnis gemessen wird.
Der Vorteil dieser Anordnungen besteht darin, daß sie von Spannungsschwankungen
vollständig unabhängig sind. BeiVerwendung von Wechselstrom haben diese Anordnungen
jedoch noch einen wesentlichen Nachteil, da sie im günstigsten Falle nur bei einer
bestimmten Geberstellung frequenzunabhängig sind. Die Frequenzabhängigkeit bei beliebigen
andern Einstellungen des Gebers ist darauf zurückzuführen, daß sich die Induktivität
der Spulen des Empfangsinstrumentes in bezug auf die beiden Meßkreise in verschiedenem
Maße bemerkbar macht. Bei Änderung der Frequenz nimmt infolgedessen der Strom in
dem einen System in einem anderen Maße zu als in dem anderen. Da außer. dem noch
eine Phasenverschiebung der Ströme eintritt, sind die Anordnungen gegen Frequenzschwankungen
sehr empfindlich. Der Änderung der Phasenlage kann man zwar in bekannter Weise durch
entsprechende Ausbildung der Empfangs instrumente Rechnung tragen, jedoch ist stets
der Einfluß der verschiedenen Stromzunahme bei Frequenzänderungen vorhanden. So
ist ein dynamometrischer Quotientenmesser für Wechselstrom nach dem Kreuzspulprinzip
bekannt, bei dem durch die Erregerspule des Magneten in den Meßspulen ein zusätzliches
Drehmoment entsteht. Um den das Meßergebnis fälschenden und dieses Drehmoment erzeugenden
Induktionsstrom zu beseitigen, werden zusätzliche, den Phasenwinkel auf go0 bringende-
Wider stände, insbesondere ein Kondensator, par. allel zur Kreuzspule angeordnet.
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Bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Meßanordnung mit Widerstandsgeber
mit Mittelabgriff handelt es sich nicht um die Kompensierung irgendwelcher im Empfangsgerät
vorhandener Induktionsströme, sondern es soll die Frequenzabhängigkeit beseitigt
werden. Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Messung oder Fernmessung
mittels Widerstandsgeber mit Mittelabgriff und Quotientenmeßinstrument, bei der
durch Parallelschalten einer Induktivität zum Widerstandsgeber bei entsprechender
Bemessung in den Endstellungen des Widerstandsgebers der resultierende Widerstand
den
gleichen Phasenverschiebungswinkel hat wie eine Spule des Quotientenmeßwerkes. Dadurch
fällt für das Stromverhältnis, das den Ausschlag des Quotientenmeßgerätes bestimmt
und sich aus den Widerständen rechnet, die Frequenz heraus. Ein deraS geschalteter
zusätzlicher frequenzabhängigg Widerstand bewirkt also, daß das StromveM hältnis
der im Empfangsgerät wirksamen Ströme bei allen Geberstellungen unabhängig von der
Frequenz ist. Statt dessen können auch bei solchen Einrichtungen, bei denen das
Verhältnis zweier Widerstände entsprechend der Meßgröße geändert und das Empfangsgerät
einen verhältnismäßig hohen induktiven Widerstand besitzt, gemäß Erfindung parallel
zu den Spulen des Empfangsgerätes je ein Kondensator geschaltet werden) der so bemessen
ist, daß die Resonanzfrequenz der Parallelschaltung unterhalb der Betriebsfrequenz
liegt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Mit IO ist ein Geberwiderstand bezeichnet.
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II ist der entsprechend der Meßgröße eingestellte veränderliche Abgriff,
der mit der Stromquelle I2 verbunden ist. Das Empfangsinstrument 13 besteht aus
den beiden Systemen 14 und 15, deren eines Ende ebenfalls mit der Stromquelle 12
verbunden und deren anderes Ende mit den Enden des Widerstandes 10 über die Fernleitung
i6 bzw.
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I7 verbunden ist. Die Systeme 14 und 15 sind z. B. Induktionssysteme
mit einer Erregerspule und einer Kurzschlußwicklung. Sie wirken im entgegengesetzten
Sinne auf eine Induktionsscheibe ein. Parallel zu den Erregerspulen der Systeme
14 und 15 sind Kondensatoren I8 und 19 geschaltet. Die Mittelstellung des Gebers
ist mit I0' bezeichnet.
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Die Wirkungsweise der Anordnung soll zunächst unter Vernachlässigung
der Kondensatoren I8 und 19 beschrieben werden. Unter der Annahme, daß die Systeme
14 und 15 gleichmäßig ausgebildet sind und der Abgriff von dem Geberwiderstand an
der Stelle Io' erfolgt, sind die Drehmomente der Systeme I4 und I5 gleich, so daß
die Induktionsscheibe eine Mittelstellung einnimmt. - Ändert sich die Spannung,
so wirkt sich diese Spannungsänderung auf beide Systeme im gleichen Maße aus, und
eine Änderung der Anzeige tritt nicht ein. Ändert sich die Frequenz, so kann ebenfalls
in dem angenommenen Falle eine Beeinflussung der Anzeige nicht eintreten, da sich
die Ströme in der Leitung I6 und 17 im gleichen Maße ändern. Sobald eine Änderung
der Meßgröße eintritt und der Abgriff II etwa die in der Zeichnung dargestellte
Lage einnimmt, ändert sich das Verhältnis der Drehmomente der beiden Systeme 14
und I5, so daß dasEmpfangsinstruinent 13 eine der neuen Geberstellung entsprechende
Anzeige ergibt. Auch in diesem Falle ist die anordnung von Spannungsschwankungen
un-6) ängig. Tritt aber jetzt eine Frequenz-*-derung ein, so ändert sich der Strom
des mystems I5 in stärkerem Maße als der des Systems I4, da das Verhältnis der Induktivität
zu dem Ohmschen Widerstand für den Kreis der Spule 15 größer ist als für den Kreis
des Systems 14. Dabei ist angenommen, daß der Geber 10 einen Ohmschen Widerstand
darstellt.
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Durch die Einfügung der Kondensatoren I8 und 19 wird nun erreicht,
daß nicht nur bei der Stellung des Angriffs II auf den Punkt 10', sondern auch bei
beliebigen anderen Geberstellungen die Frequenzabhängigkeit praktisch beseitigt
wird. Der Einfluß der Kondensatoren läßt sich am besten bei Betrachtung der Grenzstellungen
überstehen Wenn der Abgriff 11 in der Mitte des Gebers am Punkt I0' erfolgt, wird
die auch bei Anordnungen ohne Kondensatoren für diesen Punkt vorhandene Frequenzunabhängigkeit
nicht beeinflußt, da die Kondensatoren in bezug auf die Stromkreise der Systeme
14 und I5 die gleiche Wirkung er geben. Wenn der Abgriff II auf den untersten Punkt
des Widerstandsgebers I0 eingestellt - wird und eine Frequenzerniedrigung eintritt,
so wird der die Erregerspule des Systems 15 durdl fließende Strom größer entsprechend
der Verringerung des Scheinwiderstandes. Solange der Widerstand der Fernleitung
I7 vernachlässigbar ist, wird der Strom durch die Spule des Systems 15 durch den
Kondensator 19 hierbei nicht beeinflußt. Der Kondensator 19 liegt gewissermaßen
unmittelbar an der Stromquelle 12 Daß der Strom in der Spule I4 eine der Stromzunahme
in 15 entsprechende Zunahme erfährt, wird durch den Kondensator r8 selbsttätig bewirkt
Dies beruht darauf, daß sich der Widerstand der Spule 14 bei Frequenzerniedrigung
. verringert, gleichzeitig aber der Widerstand des Kondensators 18 zunimmt, so daß
von dem über die Fernleitung 16 fließenden Strom ein verhältnismäßig größerer Anteil
über die Spule des Systems 14 fließt. Bei Frequenzerhöhung nimmt.der Strom in der
Spule 15 ab, und auch in diesem Falle wird durch den Kondensator 19 der Strom in
der Spule des Systems 15 nicht beeinflußt. Durch die Frequenzerhöhung wird aber
der Widerstand des Kondensators I8 im Verhältnis zu dem Widerstand der Spule des
Systems Iq geringer, so daß von dem in der Fernleitung I6 fließenden Strom ein größerer
Teil an der Spule 14 vorbeileitet und der Strom in der Spule 14 im gleichen Maße
erniedrigt wird wie der Strom
in der Spule 15. Entsprechende Verhältnisse
gelten auch für die obere Grenzstellung des Abgriffs II, wobei der Kondensator 19
die Rolle übernimmt, die in dem zuvor betrachteten Falle der Kondensator 18 hatte
Auch wenn der Widerstand der Fernleitungen r6 und 17 nicht vernachlässigt wird oder
der Abgriff eine beliebige andere zwischen den betrachteten Grenzlagen befindliche
Einstellung erfährt, wird in entsprechender Weise eine I(ompensation des Frequenzeinflusses
erzielt.
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Die Einschaltung der Kondensatoren 18 und 19 hat noch die besonders
vorteilhafte Wirkung, daß der Übertragungsstrom auf den Leitungen I6 und I7 herabgesetzt
und damit einmal der Geber 10 entsprechend kleiner dimensioniert und der Gesamtverbrauch
der Fernmeßanlage herabgesetzt werden kann.
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Als Empfangsinstrumente können sowohl Anzeigeinstrumente als auch
Zähler Verwendung finden. An Stelle der in dem Ausführungsbeispiel dargestellten
Kondensatoren können auch andere frequenz abhängige Widerstände, beispielsweise
aus Kondensatoren und induktivitäten vereinigte Widerstände, blellutzt werden, und
es ist außerdem möglich, auch die frequenzabhängigen Widerstände auf der Geberseite
anzuschließen oder sie in den Geber derarf einzubauen, daß das innere Phasenverschiebungsverhältnis
des Gebers gleich der inneren Phasenverschiebung der Empfängerwicklung unter Berücksichtigung
des Zuleitungswiderstandes ist. Mit der beschrielinen Anordnung, bei der die Kondensatore¢ffit
bemessen waren, daß die Resonanzfrequenz unterhalb der Betriebsfrequenz lag, ergab
sich eine praktisch vollständige Frequenzunabhängigkeit bei Frequenzänderungen bis
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